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2018年 31卷 1期
刊出日期 2018-01-15

论文
论文
1 魏榕山,杨善志
开关型CMOS霍尔传感器的设计

利用CMOS工艺制作的霍尔传感器一般失调电压较大。为了抑制霍尔传感器的失调电压,文中提出一种正交耦合旋转电流技术,利用开关改变失调电压的极性,经过采样相加抑制霍尔元件的失调电压,同时利用相关双采样技术降低电路失调电压。采用Cadence工具对电路进行仿真验证,3.3 V的供电电压下,平均失调电压为550 μV。结果表明,电路有效降低了霍尔传感器的失调电压。

2018 Vol. 31 (1): 1- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1315KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
4 夏令儒,孙首群
多无人机协同任务规划

为解决多无人机协同规划军事目标打击的问题,基于多旅行商(TSP)数字规划理论进行路径和时间的优化。文中建立了多旅行商(TSP)数字规划模型,并根据任务性能和区域划分理论,利用退火算法求解出该模型的最优解。使用A*路径规划算法,通过编程仿真规划出了无人机的时间最优路径。结果表明,该方法较好地解决了当前无人机协同作战的目标分配问题,大幅提高了无人机协同作战的能力。

2018 Vol. 31 (1): 4- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1103KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
9 张朝元, 邵高平, 汪洋
基于Zynq-7000的嵌入式Linux移植

针对Zynq-7000平台在无操作系统情况下,开发应用程序需对处理器硬件结构有一定的了解,存在开发难度大的问题。从全可编程器件的角度提出了一种Vivado+SDK+Linux的嵌入式系统移植方法。构建了基于Zynq-7000的Linux系统移植环境,生成Linux镜像并进行系统启动。结果表明,该方法提升了系统灵活性,降低了应用开发难度。

2018 Vol. 31 (1): 9- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1004KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
12 梁永生, 吴郁, 郑宏超, 李哲
65 nm体硅工艺NMOS中单粒子多瞬态效应的研究

针对NMOS场效应晶体管由重离子辐射诱导发生的单粒子多瞬态现象,参考65 nm体硅CMOS的单粒子瞬态效应的试验数据,采用TCAD仿真手段,搭建了65 nm体硅NMOS晶体管的TCAD模型,并进一步对无加固结构、保护环结构、保护漏结构以及保护环加保护漏结构的抗单粒子瞬态效应的机理和能力进行仿真分析。结果表明,NMOS器件的源结和保护环结构的抗单粒子多瞬态效应的效果更加明显。

2018 Vol. 31 (1): 12- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1398KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
16 李文辉, 简献忠, 肖儿良
变电站实时监控系统中的千兆以太网传输设计

针对变电站实时监控系统需要传输的数据量大和传统的百兆网络已无法满足传输总带宽需求的问题,文中设计了嵌入式千兆以太网视频传输系统。该系统选用Xilinx公司Artix-7系列的FPGA芯片为主控制器,完成数据的采集、处理和传输控制。使用UDP/IP协议帧通过千兆以太网向远程监控系统传输图像数据时,丢包率仅为0.001 25%。在对变电站高压设备进行监控传输测试时,稳定传输视频图像的最高帧频可达150 frame·s-1。

2018 Vol. 31 (1): 16- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1342KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
20 梅凯, 火久元, 常扣扣
并行人工蜂群算法研究

针对人工蜂群算法在处理高维度问题时收敛速度慢的问题,利用OpenMP多线程技术和规约机制,并根据已改进的观察蜂来选择雇佣蜂的方式,提出了基于OpenMP的并行人工蜂群算法(PCABC)。仿真实验分别在问题维度为100和200下进行来评估算法性能,在4个逻辑处理器环境下,基于静态调度的并行人工蜂群算法的加速比最高可以达到3.95,效率可达98.65%。实验结果表明,PCABC并行人工蜂群算法在处理高维度复杂函数时,收敛速度和算法运行时间都有较大的提升。

2018 Vol. 31 (1): 20- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 775KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
25 黄立智, 于忠海
基于NX二次开发液压扳手设计系统开发

目前对于液压扳手的设计大多采用传统的设计方法,拿到设计任务之后从零开始绘制图纸,设计周期长、效率低。文中提出利用NX二次开发的方法对液压扳手结构进行快速设计并给出程序设计方案。将液压扳手的主要结构系统进行参数化建模,再以Visual Studio 2010为开发平台,利用UG NX/OPEN API 提供的二次开发编程接口,运用VC++编程语言实现对话框以及设计界面的具体功能。完成整个系统的构建,实现液压扳手结构的快速设计。

2018 Vol. 31 (1): 25- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1175KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
29 金爱娟, 郑天翔, 纪晨烨, 苏俊豪, 蒋育晟, 郝陈祥
基于模糊自适应PID控制的速度调节器设计与仿真

针对异步电动机非线性的特点,考虑到传统PID控制难以对其进行有效的控制的问题。文中设计了一种模糊自适应PID控制器,并将这种控制器应用到系统的转速调节的环节中。利用Matlab的Simulink工具搭建了模糊自适应PID控制的异步电机的仿真模型。仿真实验结果证明了设计的优越性,模糊自适应PID控制下的系统超调变小,反应速度变快,与原先的PID控制方式相比提高了系统的稳定性、动态响应性能以及鲁棒性能。

2018 Vol. 31 (1): 29- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1117KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
34 邝小飞, 刘亚茹, 刘梨
应用于能量收集中的接口电路的设计

针对从周围环境中收集能量的微型发电机输出功率和电压非常小,无法直接应用的问题。文中设计了一种超低输入电压、低功耗且高效的接口电路。该接口电路包含两级,第一级是无源级和仅由一个有源二极管组成的第二级。为降低有源二极管的功耗,采用一个工作在亚阈值区的衬底输入比较器用来驱动MOS开关。设计采用TSMC 018 μm 标准CMOS工艺,使用Cadence Spectre在室温的条件下进行仿真。结果表明,在输入电压为500 mV(100 Hz),负载电阻为50 kΩ时整流器的电压转换率为977%,能量转换率为913%。整流器能够在输入电压振幅为320 mV以上实现高效整流。

2018 Vol. 31 (1): 34- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1028KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
38 夏磊, 董文娟, 孟双, 吴禹, 左慧, 丁桂林
基于LED光源的投影LOGO灯设计

根据固体照明LED光源的特点,文中提出了一款基于3.5×3.5 mm朗伯体LED光源的紧凑型投影LOGO灯系统。利用成像设计软件Code V设计一个两片式成像系统,该系统物距为2 900 mm,像距为15 mm,像高为5.792 6 mm。根据光路可逆原理,给该成像系统匹配一个准直度高、均匀度高的光源,在LigtTools软件中设计了一个分级准直透镜组,LED光源经过准直后角度为4.2°,光斑均匀度达到了91.7%。将两个子系统结合在一起,可以在2 900 mm远的接受面投影出菲林的完整清晰的均匀图案,图案直径为1 600 mm。与现有的系统相比,此系统长度短、结构简单、投影图案均匀度高。

2018 Vol. 31 (1): 38- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1143KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
42 胡欣智, 葛秉炎, 王正岭, 童唯扬, 刘啸, 聂之峰
基于金属圆柱阵列的原子光学晶格

文中提出一种采用金属圆柱阵列实现二维原子光学晶格的方案,并利用Comsol软件仿真对其表面等离激元特性和三维光强分布进行研究。在此基础上分析冷原子所受光学势与范德瓦尔斯势的作用,讨论了总势场分布及势阱中心位置与结构参数的依赖关系。研究发现,在4个金属纳米圆柱中间上方可以形成长350 nm、宽350 nm、高66 nm的周期性暗中空区域并可用于冷原子囚禁。该研究结果为获得突破衍射极限的原子光学周期性元器件提供了一个新的思路。

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46 孟双, 索龙凤, 董文娟, 夏磊, 丁桂林
基于棱镜和微透镜的LED混光投射透镜设计

基于透镜侧面棱镜和前后膜芯添加微透镜设计一款出光角度可变的均匀混光照明透镜。采用棱镜和微透镜结合的新型方法,分别对透镜外侧棱镜和模芯微透镜进行新的设计。对目标角度进行映射关系的计算及推导,得到全反射棱镜的轮廓曲线图,中心内外部分采用折射型的微透镜阵列,通过Solidworks建立透镜模型,然后导入光学仿真软件Lighttools中进行光线追迹。采用12颗30 mm×30 mm贴片式不同色温的LED作为光源,设计了一款高度20 mm,直径52 mm的单颗实用型投射透镜。仿真与实测结果表明:所设计的透镜匹配该阵列光源后,光学效率高于87%,半光强角为40.6°,可以实现均匀混光投射照明。

2018 Vol. 31 (1): 46- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1042KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
50 熊海朋, 陈洋洋, 陈春玮
基于卷积神经网络的场景图像文本定位研究

针对由于自然场景的复杂性,从自然场景图像中提取出文本信息较困难的问题,文中提出了一种基于深度学习卷积神经网络的文本定位算法。通过对场景图像进行预处理得到候选文本区域,在此基础上结合深度学习中的卷积神经网络来自动提取文本特征进行进一步的定位。通过实验验证,定位的准确率可达86%,综合性能较好。

2018 Vol. 31 (1): 50- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 703KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
54 尤佳旗
基于模糊核优化的图像盲去模糊算法

针对图像的模糊算法优化问题,首先选取高斯分布拟合自然图像的分布特性,利用双边滤波器从模糊图像中提取出清晰的图像边缘。针对降噪进行参数设置,在初步估计出模糊核之后,对模糊核进行正规化修正工作。最后在图像复原阶段,利用优化的凸函数拟合自然图像分布,并利用快速傅里叶变换提高算法计算速度。实验结果,表明该模糊核优化算法与现有的其他算法相比,复原后的图像具有更好的视觉效果,且计算时间减少约20%。

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58 李怡弘, 裘炅
粒子群蚁群融合算法的火灾救援路径研究

为获取最优的救援路径,以提高救援的有效性和实时性,文中提出了一种粒子群蚁群融合算法。该算法在分析影响路径选择因素的基础上,运用模糊数学中的层次分析法评定了道路的权重,建立了消防灭火救援模型;使用粒子群算法快速获取次优解,将此次优解作为蚁群算法的初始信息素增量,并将求解出各段路径权重矩阵引入到优化后的蚁群算法状态转移概率的求解模型中来,再利用这种改进后的状态转移规则,且考虑行车速度时变性的基础上求解出模型的最优解。实验结果表明,该方法可以完成最佳救援路径的规划。

2018 Vol. 31 (1): 58- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1321KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
63 柏碧泽, 张振东
单缸汽油发动机电控系统设计

针对传统发动机使用的化油器反应滞后、控制不精确、排放污染大的问题,以某款单缸化油器式汽油发动机为研究对象,设计了基于MC9S12XS128单片机的电子控制系统。文中分析了单片机对A/D转化信号的采集要求,设计了各个传感器的信号处理电路及驱动电路。通过对发动机工作过程的分析,对整个控制程序进行了模块化设计,并对主要模块的控制算法进行了阐述。实验结果表明,该系统使得发动机的动力性得到了提高,最大功率约提高了6.62%,同时提高了经济性,燃油消耗量(每小时油耗)降低了5.26%,验证了电控系统的有效性。

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67 王文韬, 于忠海
基于响应面法的电永磁吸盘优化设计

文中提出了一种基于响应面法的电永磁吸盘充退磁吸力及材料使用量的多目标优化方法。该方法选取电永磁吸盘结构的部分关键参数作为设计变量建立响应面模型,并采用目标驱动优化设计产生候选点,最后选出符合预期目标的设计变量参数。通过该方法优化后的电永磁吸盘,在充磁工作状态下的吸附力提升了35.7%,退磁卸载状态下的残余吸力减小了92%,工作性能得到了显著提升,同时优化了材料的使用量,提高了产品的费效比。

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71 康秀娟, 施展
基于图形处理的人体内异物定位测量系统设计

临床医学实践中,存留的人体异物会给病人身心带来严重的伤害。因此,快速、准确地对人体内异物进行三维定位,具有重要的研究意义和广泛的应用前景。文中对异物图像预处理、几何校正以及人体异物定位测量等关键技术进行了深入分析和研究,并设计开发了基于Matlab GUI的人体异物图像测量分析软件。该软件系统能实现对医学图像的预处理以及对人体内异物平面位置和深度信息的定量描述,实验结果表明,系统测量误差不超过0.21 mm。

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75 吴昱桦, 王科健
可编程性扫描式集成测量头调理电路设计

针对扫描式LVDT电感式集成测量头噪音大、测量精度底等问题。文中采用了一种可编程性且灵活性高的扫描式LVDT电感式集成测量头调理电路,其使用同步解调器和模拟滤波器ADA2200在模拟域中提取位置信息和抑制模拟电路噪声,通过内部集成的高速、16位高精度 A/D 转换器以及其他功能模块的单片机C8051F060对调理电路进行可编程控制和数据采集读取。对所开发电路进行了测试和实验,实验结果达到了预期要求。

2018 Vol. 31 (1): 75- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 942KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
79 赵为伟, 宋晓伟
机载雷达技术的发展现状及趋势

经历了长期的发展,机载雷达技术面临着隐身目标、非均匀杂波、复杂电磁环境、多种作战任务的严峻挑战。文中针对这些挑战分析了几种技术的发展趋势,主要介绍了机载预警雷达技术、机载SAR技术、机载雷达组网探测技术以及隐身雷达技术的发展现状,为下一代机载雷达的研制提供参考。

2018 Vol. 31 (1): 79- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 415KB] ( [an error occurred while processing this directive] )
83 黄蒙, 赵亮宇, 张淑娟
基于卡琳娜循环的电厂机组降耗提效技术

随着火电机组规模扩大,常规火电厂产能热效率利用已达瓶颈。且受到朗肯循环参数限制,发电过程中水蒸气热损耗较高,并会伴随着一定程度上的环境污染。文中基于卡琳娜循环技术,提出一种针对火电机组的降耗提效方案。通过深入分析卡琳娜循环工作原理,将其与火电机组循环发电过程结合应用,充分发挥循环优势,突破热转化效率瓶颈,进一步提升火电机组管道余热及排气凝结热利用率。此外,该种技术可深度利用化学能转化热能循环过程中存在的各类固有热损,完成降低热耗、提升发电效率的双向优化。经实际运行测试结果表明:此技术能在不影响原电场循环热效率的前提下,提升机组发电功率近1%。

2018 Vol. 31 (1): 83- [摘要] ( [an error occurred while processing this directive] ) [HTML 1KB] [PDF 1122KB] ( [an error occurred while processing this directive] )

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